Scheda Tecnica LED SMD LTST-C191KRKT-5A - Altezza 0.55mm - Tensione Diretta Tipica 2.0V - Dissipazione 75mW - Colore Rosso - Documento Tecnico in Italiano

1. Panoramica del Prodotto

Il LTST-C191KRKT-5A è un diodo a emissione luminosa (LED) a montaggio superficiale (SMD) progettato per applicazioni elettroniche moderne e compatte. La sua caratteristica principale è il profilo eccezionalmente basso, con un'altezza del package di soli 0,55 millimetri. Questo lo rende ideale per applicazioni in cui i vincoli di spazio sono critici, come nei display ultra-sottili, nei dispositivi mobili e nei moduli di retroilluminazione. Il dispositivo utilizza un materiale semiconduttore AlInGaP (Fosfuro di Alluminio Indio Gallio) per il chip emettitore, noto per produrre luce rossa ad alta efficienza. Il LED è fornito su nastro standard da 8 mm montato su bobine da 7 pollici di diametro, facilitando i processi di assemblaggio automatizzati pick-and-place ad alta velocità. È pienamente conforme alle direttive RoHS (Restrizione delle Sostanze Pericolose), classificandolo come prodotto ecologico.

2. Approfondimento dei Parametri Tecnici

2.1 Valori Massimi Assoluti

Questi valori definiscono i limiti di stress oltre i quali può verificarsi un danno permanente al dispositivo. Il funzionamento a questi limiti non è garantito. I parametri chiave includono una dissipazione di potenza massima di 75 milliwatt (mW) a una temperatura ambiente (Ta) di 25°C. La corrente diretta continua massima (DC) è nominalmente di 30 mA. Per il funzionamento in impulso, è ammessa una corrente diretta di picco di 80 mA in condizioni specifiche: ciclo di lavoro 1/10 e larghezza dell'impulso di 0,1 millisecondi. Il dispositivo può sopportare una tensione inversa fino a 5 volt. L'intervallo di temperatura di funzionamento è compreso tra -30°C e +85°C, mentre l'intervallo di temperatura di stoccaggio è leggermente più ampio, da -40°C a +85°C. Un valore critico per l'assemblaggio è la condizione di saldatura a infrarossi, che specifica che il LED può tollerare una temperatura di picco di 260°C per un massimo di 5 secondi.

2.2 Caratteristiche Elettro-Ottiche

Queste caratteristiche sono misurate in condizioni di prova standard di Ta=25°C e una corrente diretta (IF) di 5 mA, salvo diversa indicazione. L'intensità luminosa (Iv), una misura della luminosità percepita, ha un valore tipico ma è suddivisa in bin con valori minimi che vanno da 7,1 mcd a 28,0 mcd (vedi Sezione 3). L'angolo di visione (2θ1/2), definito come l'angolo totale in cui l'intensità scende alla metà del valore assiale, è ampio 130 gradi, fornendo un pattern di emissione diffuso. La lunghezza d'onda di emissione di picco (λP) è tipicamente di 639 nanometri (nm), mentre la lunghezza d'onda dominante (λd), che definisce il colore percepito, è di 630 nm. La larghezza di banda spettrale (Δλ) è di circa 20 nm. La tensione diretta (VF) a 5 mA ha un valore tipico di 2,0 volt, con un intervallo da 1,6V a 2,2V, ed è anch'essa soggetta a binning. La corrente inversa (IR) è al massimo di 10 microampere con una polarizzazione inversa di 5V, e la capacità di giunzione (C) è tipicamente di 40 picofarad.

3. Spiegazione del Sistema di Binning

Per garantire la coerenza nella produzione di massa, i LED vengono suddivisi in bin di prestazione. Il LTST-C191KRKT-5A utilizza un sistema di binning bidimensionale.

3.1 Binning della Tensione Diretta

La tensione diretta è suddivisa in sei codici (da 1 a 6). Ogni bin rappresenta un intervallo di 0,1 volt, partendo da 1,6-1,7V per il Bin 1 fino a 2,1-2,2V per il Bin 6. A ogni bin viene applicata una tolleranza di ±0,1V. Ciò consente ai progettisti di selezionare LED con VF strettamente corrispondenti per applicazioni in cui la condivisione uniforme della corrente in connessioni parallele è importante.

3.2 Binning dell'Intensità Luminosa

L'intensità luminosa è suddivisa in quattro codici: K, L, M e N. Il Bin K copre intensità da 7,10 a 11,2 millicandele (mcd), il Bin L da 11,2 a 18,0 mcd, il Bin M da 18,0 a 28,0 mcd e il Bin N da 28,0 a 45,0 mcd, tutti misurati a IF=5mA. A ogni bin di intensità viene applicata una tolleranza di ±15%. Questo sistema consente la selezione in base ai livelli di luminosità richiesti, aiutando a ottenere un aspetto uniforme in array multi-LED.

4. Analisi delle Curve di Prestazione

Sebbene nel datasheet siano referenziate curve grafiche specifiche (ad es., Figura 1 per la distribuzione spettrale, Figura 6 per l'angolo di visione), è possibile descriverne gli andamenti. La relazione tra corrente diretta (IF) e tensione diretta (VF) è non lineare e segue la tipica caratteristica esponenziale del diodo. L'intensità luminosa è approssimativamente proporzionale alla corrente diretta entro l'intervallo di funzionamento. La lunghezza d'onda di picco (λP) e quella dominante (λd) possono mostrare un leggero coefficiente di temperatura negativo, il che significa che possono spostarsi verso lunghezze d'onda maggiori (red-shift) all'aumentare della temperatura di giunzione. La tensione diretta tipicamente diminuisce con l'aumentare della temperatura.

5. Informazioni Meccaniche e sul Package

5.1 Dimensioni del Package

Il LED presenta un footprint di package standard del settore EIA. La dimensione chiave è l'altezza ultra-bassa di 0,55 mm. I disegni meccanici dettagliati specificano la lunghezza, la larghezza, la spaziatura dei terminali e altre dimensioni critiche, tutte con una tolleranza standard di ±0,10 mm salvo diversa indicazione. La lente è trasparente, permettendo l'emissione del colore rosso nativo del chip AlInGaP senza diffusione.

5.2 Identificazione della Polarità e Progetto dei Pad

Il datasheet include un layout suggerito per i pad di saldatura (land pattern) per il progetto del PCB. Questo pattern è ottimizzato per la formazione affidabile del giunto di saldatura e la stabilità meccanica durante la rifusione. Il catodo è tipicamente identificato da un marcatore visivo sul package del LED, come una tacca, un punto verde o un angolo smussato sulla lente. L'allineamento corretto della polarità è cruciale per il funzionamento del dispositivo.

6. Guida alla Saldatura e all'Assemblaggio

6.1 Profili di Saldatura a Rifusione

Il dispositivo è compatibile sia con processi di rifusione a infrarossi (IR) che in fase di vapore. Vengono forniti due profili di rifusione suggeriti: uno per pasta saldante standard (stagno-piombo) e un altro per pasta saldante senza piombo (SnAgCu). Il profilo senza piombo è più impegnativo, richiedendo un controllo attento delle fasi di preriscaldamento, stabilizzazione, rifusione e raffreddamento per prevenire shock termici garantendo al contempo un giunto di saldatura adeguato. La condizione massima assoluta per il LED stesso è una temperatura di picco di 260°C per 5 secondi.

6.2 Stoccaggio e Manipolazione

I LED devono essere stoccati in un ambiente che non superi i 30°C e il 70% di umidità relativa. Una volta rimossi dalla confezione originale a barriera di umidità, si raccomanda di completare il processo di saldatura a rifusione IR entro 672 ore (28 giorni). Per uno stoccaggio più lungo al di fuori della busta originale, i LED devono essere conservati in un contenitore sigillato con essiccante o in atmosfera di azoto. I componenti stoccati oltre le 672 ore potrebbero richiedere una procedura di baking (ad es., 60°C per 24 ore) per rimuovere l'umidità assorbita e prevenire il fenomeno del \"popcorning\" durante la rifusione.

6.3 Pulizia

Se è necessaria la pulizia dopo la saldatura, devono essere utilizzati solo solventi specificati. È accettabile immergere il LED in alcol etilico o isopropilico a temperatura ambiente per meno di un minuto. L'uso di detergenti chimici non specificati o aggressivi può danneggiare la lente in plastica e il package.

7. Imballaggio e Informazioni per l'Ordine

L'imballaggio standard è costituito da nastro portante goffrato da 8 mm di larghezza su bobine da 7 pollici (178 mm) di diametro. Ogni bobina contiene 5000 pezzi del LED LTST-C191KRKT-5A. Le tasche del nastro sono sigillate con un nastro coprente protettivo. L'imballaggio segue lo standard ANSI/EIA 481-1-A-1994. Per quantità inferiori a una bobina intera, si applica una quantità minima di imballaggio di 500 pezzi per i resti.

8. Raccomandazioni Applicative

8.1 Circuiti Applicativi Tipici

I LED sono dispositivi pilotati in corrente. Per garantire una luminosità uniforme quando si pilotano più LED in parallelo, si raccomanda vivamente di utilizzare una resistenza di limitazione della corrente individuale in serie con ciascun LED. Un errore comune nei circuiti è collegare più LED direttamente in parallelo a una singola sorgente di corrente (Circuito B nel datasheet). A causa delle naturali variazioni nella caratteristica della tensione diretta (VF) tra i singoli LED, ciò può portare a uno squilibrio di corrente grave, in cui un LED potrebbe assorbire la maggior parte della corrente e surriscaldarsi, mentre altri rimangono deboli. La resistenza in serie per ciascun LED aiuta a stabilizzare la corrente e promuovere un'illuminazione uniforme.

8.2 Protezione dalle Scariche Elettrostatiche (ESD)

Il LED è sensibile alle scariche elettrostatiche. Devono essere prese precauzioni durante la manipolazione e l'assemblaggio: il personale deve indossare braccialetti a terra o guanti antistatici; tutte le postazioni di lavoro, le attrezzature e i supporti di stoccaggio devono essere correttamente messi a terra; e può essere utilizzato un ionizzatore per neutralizzare la carica statica che potrebbe accumularsi sulla lente in plastica. Il danno da ESD potrebbe non essere immediatamente visibile ma può degradare le prestazioni o causare un guasto prematuro.

9. Confronto e Differenziazione Tecnica

Il principale vantaggio differenziante del LTST-C191KRKT-5A è il suo profilo di 0,55 mm, che è significativamente più sottile di molti LED SMD standard (ad es., i package 0603 o 0805 che spesso superano gli 0,8 mm di altezza). L'uso della tecnologia AlInGaP fornisce un'efficienza luminosa più elevata per la luce rossa rispetto a tecnologie più vecchie come il GaAsP, risultando in un'emissione più brillante a parità di corrente di pilotaggio. L'ampio angolo di visione di 130 gradi è un altro vantaggio per le applicazioni che richiedono un'illuminazione ad area ampia piuttosto che un fascio focalizzato.

10. Domande Frequenti (FAQ)

D: Posso pilotare questo LED senza una resistenza in serie?

R: Non è raccomandato. Pilotare un LED direttamente da una sorgente di tensione senza limitazione di corrente probabilmente lo distruggerebbe a causa della corrente eccessiva. Utilizzare sempre una resistenza in serie o un driver a corrente costante.

D: Qual è la differenza tra lunghezza d'onda di picco e lunghezza d'onda dominante?

R: La lunghezza d'onda di picco (λP) è la lunghezza d'onda alla quale la potenza spettrale in uscita è massima. La lunghezza d'onda dominante (λd) è derivata dalle coordinate cromatiche e rappresenta la singola lunghezza d'onda di una luce monocromatica pura che sarebbe percepita dall'occhio umano come lo stesso colore. La λd è più rilevante per la specifica del colore.

D: Come interpreto il codice di bin nel numero di parte?

R: Il numero di parte LTST-C191KRKT-5A contiene informazioni sul bin. Il segmento \"KRKT\" tipicamente codifica i codici di bin per intensità e tensione. Fare riferimento all'elenco dei codici di bin nel datasheet per comprendere l'intervallo di prestazioni specifico della parte ordinata.

11. Caso di Studio Pratico di Progetto

Si consideri la progettazione di un pannello indicatore di stato per un dispositivo medico portatile. Lo spazio è estremamente limitato e il pannello deve essere leggibile da varie angolazioni. L'altezza di 0,55 mm del LTST-C191KRKT-5A gli consente di adattarsi dietro una sottile cornice frontale. Selezionare LED dallo stesso bin di intensità (ad es., tutti dal Bin \"M\") garantisce che tutte le spie luminose abbiano una luminosità uniforme. Utilizzando una resistenza in serie per ciascun LED, calcolata in base alla tensione di alimentazione e alla VF tipica di 2,0V alla corrente desiderata (ad es., 5-10 mA), si garantisce un funzionamento stabile e una lunga durata. L'ampio angolo di visione di 130 gradi garantisce che l'indicatore sia visibile anche quando il dispositivo è visto fuori asse.

12. Introduzione al Principio di Funzionamento

Un LED è un diodo a giunzione p-n semiconduttore. Quando viene applicata una tensione diretta, gli elettroni dalla regione di tipo n e le lacune dalla regione di tipo p vengono iniettati nella regione di giunzione. Quando questi portatori di carica si ricombinano, l'energia viene rilasciata sotto forma di fotoni (luce). Il materiale semiconduttore specifico (AlInGaP in questo caso) determina l'energia del bandgap, che a sua volta determina la lunghezza d'onda (colore) della luce emessa. Un LED rosso AlInGaP ha un'energia di bandgap corrispondente a fotoni nella porzione rossa dello spettro visibile (~630-640 nm).

13. Tendenze Tecnologiche

La tendenza nei LED SMD per l'elettronica di consumo e industriale continua verso la miniaturizzazione, una maggiore efficienza e un'affidabilità migliorata. Le altezze dei package stanno diminuendo per consentire prodotti finali più sottili. I miglioramenti di efficienza (più luce in uscita per watt di ingresso elettrico) sono guidati dai progressi nel progetto del chip, nella crescita epitassiale e nell'efficienza di estrazione del package. C'è anche un focus sul miglioramento della coerenza e della stabilità del colore in funzione della temperatura e della durata di vita. L'adozione di materiali senza piombo e compatibili con alte temperature nel packaging è standard per soddisfare le normative ambientali e resistere a processi di assemblaggio impegnativi.